曲轴端面孔系加工机床的夹具结构设计

（煤科集团沈阳研究院，辽宁 沈阳 113122）

一、曲轴端面孔系的加工内容

曲轴的端面孔包含前端的中心孔、正时齿轮键槽和法兰端的飞轮安装孔、定位销孔、主轴承座孔等。前端中心孔在一般加工成带沉孔的螺纹孔，正时时齿轮键槽加工时需保证与主轴颈轴心的平行。飞轮安装孔和定位销孔加工时须保证对前后主轴颈公共轴心的位置度以及前序作为定位基准的连杆颈的角向位置度要求。主轴承座孔则需保证对主轴颈的同轴度要求。

二、机床夹具的布置形式

根据机床形式，曲轴夹具可分为以下几种布置形式：

（一）双轴同向

一般在卧式加工中心上采取此种夹具形式。在生产线的曲轴加工节拍中，上下料、机床开关门、更换刀具等辅助时间占了很大一部分，为节省辅助时间，一般采取一次装夹两根曲轴，一把刀具可完成两个相同工序加工。使辅助时间缩短1/2。

（二）双轴异向

一般在两个主轴加工单元的专用机床中采用此种夹具形式。相较双轴同向，这种夹具布置方式可使纯切削时间缩短1/2，且为固定工作台，可节省旋转工作台的动作时间。因两个主轴单元的加工内容一致，不会造成其中一侧的闲置等待。在加工节拍紧张的情况下，此种加工方案是一种很好的选择。

三、具体夹具设计方案

（一）主轴颈夹持

曲轴主轴颈夹持一般分为两种形式：

1.对于主轴颈已经进行过精加工工序的曲轴，因主轴颈已为最终状态，可作为定位基准。一般采取图（一）所示的V形支架定位，压杆压紧。需注意的是压杆上的压块需采用黄铜等较软的材质，防止压伤主轴轴颈。

2.对于主轴颈尚未进行精加工的曲轴，一般采取自定心夹具夹持，即图（二）所示。如采用V形支架定位，则会因为主轴颈的直径公差导致轴心产生竖直方向的偏移，导致最终孔系加工完成后与主轴颈不同轴。而采用自定心夹具时，左右两个夹爪通过齿轮齿条机构同步运动，无论曲轴主轴颈偏大或偏小，都不会对夹具的定位中心产生影响。对于未配备三坐标测头的机床，可在首次加工前，利用检棒调整好夹具的中心位置，就可保证夹具夹持中心与曲轴主轴颈轴心的一致。需注意的是，两个V形夹爪为过定位结构，一般采用将其中一个设计成为带活动轴的形式。

（二）角向定位

加工曲轴定位销孔和正时齿轮键槽时必须以曲轴连杆轴颈为基准，使其与主轴颈-连杆轴颈公共平面成工艺要求的角度。 下面介绍其中两种定位形式：

1.固定平面定位。此种结构适用于连杆轴颈已完成精加工工序的曲轴，在下图（三）中，右侧垫块立面即为定位面，通过左侧弹簧压力使得连杆颈紧贴在定位面上。图示为带凸轮手动压紧的结构。在连杆颈放入时，抬起凸轮手柄，使左侧压块收缩退回，连杆颈到位后放下凸轮手柄，弹簧释放压力，压迫连杆颈靠紧右侧垫块定位立面。其目的是为防止因弹簧压力导致连杆轴颈的划伤。

2.自定心定位。此种结构适用于连杆颈未精加工的曲轴，如下图（四）所示。此种定位机构两定位块呈V形结构布置，可消除连杆颈轴颈公差在水平方向的影响。V形支架下侧采用伸缩导向的套筒，可在一定行程范围内上下浮动，利用压缩弹簧自动适应连杆颈轴心位置。可防止因连杆颈的直径加工误差，导致自定心机构未与连杆轴颈贴紧或主轴颈抬起与定位机构的脱离或过定位。

结束语：

以上仅就常用的几种曲轴端面孔系加工机床的夹具形式加以设计和介绍，为保证加工工艺需要、曲轴精度要求，要根据具体情况具体设计，利用最简单、可靠的结构来实现复杂的加工要求。汽车曲轴作为社会需求量大，加工工艺复杂，加工精度要求高的零件，对其夹具进行详细、严谨的设计很大的必要性。随着技术的进步，曲轴结构形式及加工内容必然会发生变化，加工机床的夹具设计也将随之发展和进步。